2019年度高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课时达标训练.doc

1、【 精品教育资源文库 】 3 电容器 带电粒子在电场中的运动 一、选择题 (1 6 题为单项选择题， 7 10 题为多项选择题 ) 1 (2018 浙江理综， 14)以下说法正确的是 ( ) A在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低 B外力对物体所做的功越多，对应的功率越大 C电容器电容 C 与电容器所带电荷量 Q 成正比 D在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力发生了变化 解析 在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低，选项 A 正确；根据 P Wt可知，外力对物体所做的功越多，对应的功率不一定越大，选项 B 错误； 电容器电容 C 与电容器所带电荷量 Q 无关，只与两板的正对面积、两板

2、间距以及两板间的电介质有关，选项 C 错误；在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力没有发生变化，只是物体的视重发生了变化，选项 D 错误。 答案 A 2如图 1 所示，平行板电容器与电源相接，充电后切断电源，然后将电介质插入电容器极板间，则两板间的电势差 U 及板间场强 E 的变化情况为 ( ) 图 1 A U 变大， E 变大 B U 变小， E 变小 C U 不变， E 不变 D U 变小， E 不变 解析 当平行板电容器充电后切断电源，极板所带电荷量 Q 保持不变，插入电 介质后，电容器的电容 C 变大，则 U QC将变小，而由 E Ud可知，板间场强 E 也将变小。选项 B 正确。

3、 答案 B 3如图 2 所示，电子由静止开始从 A 板向 B 板运动，到达 B 板的速度为 v，保持两板间电压不变，则 ( ) 【 精品教育资源文库 】 图 2 A当减小两板间的距离时，速度 v 增大 B当减小两板间的距离时，速度 v 减 小 C 当减小两板间的距离时，速度 v 不变 D当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长 解析 由动能定理得 eU 12mv2，当改变两极板间的距 离时， U 不变， v 就不变，故选项 A、 B 错误， C 正确；粒子在极板间做初速度为零的匀加速直线运动， v dt， v2 dt，即 t 2dv ，当 d 减小 时， v 不变，电子在两极板间运动

4、的时间变短，故选项 D 错误。 答案 C 4如图 3 所示，平行板电容器上极板带正电，从上极板的端点 A 点释放一个带电荷量为 Q(Q 0)的粒子，粒子重力不计，以水平初速度 v0向右射出，当它的水平速度与竖直速度的大小之比为 12 时，恰 好从下端点 B 射出，则 d 与 L 之比为 ( ) 图 3 A 12 B 21 C 11 D 13 解析 设粒子从 A 到 B 的时间为 t，粒子在 B 点时，竖直方向的分速度为 vy，由类平抛运动的规律可得 L v0t， d vy2t，又 v0 vy 12 ，可得 d L 11 ，选项 C 正确。 答案 C 5如图 4 所示，左侧为加速电场，右侧为偏转

5、电场，加速电场的加速电压是偏转电场电压的 k 倍。有一初速度为零的带电粒子经加速电场加速后，从偏转电场两板正中间垂直电场强度方向射入，且正好能从下极板右边缘 穿出电场，不计带电粒子的重力，则偏转电场长、宽的比值 ld为 ( ) 图 4 A. k B. 2k C. 3k D. 5k 【 精品教育资源文库 】 解析 设加速电压为 U1，偏转电 压为 U2，因为 qU1 12mv20，带电粒子离开加速电场时的速度 v0 2qU1m ；在偏转电场中 d2 12 qU2mdt2，解得 t d mqU2，水平距离 l v0t d 2U1U2 d 2k，所以 ld 2k， B 正确。 答案 B 6如图 5

6、 所示，水平放置的两平行金属板与一直流电源相连，一带正电的粒子仅在重力和电场力作用下以某一初速度沿图中直线从 A 运动到 B，现将平行金属板分别以 O、 O 为圆心在平面内旋转相同角度后，带电粒子依旧能够沿直线从 A 运动到 B，则 ( ) 图 5 A平行金属板一定顺时针旋转 45 B平行金属板一定逆 时针旋转 45 C带电粒子电势能一定逐渐增加 D带电粒子一定做匀变速直线运动 解析 刚开始时粒子做匀速直线运动， mg qE qUd，由受力分析可知，粒子在竖直方向上合力为零。如图所示，平行金属板顺时针旋转 角，则 q Ud cos q Udcos cos qUd mg，所以粒子是否做直线运动与

7、旋转角度大小无关， 根据受力分析可知，电场力做正功，粒子的电势能逐渐减少，粒子做匀加速直线运动；同理，若平行金属板逆时针旋转 角，则粒子 电势能逐渐增加，粒子做匀减速直线运动，故选项 D正确。 答案 D 7 (2015 广东理综， 21)如图 6 所示的水平匀强电场中，将两个带电小球 M 和 N 分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置，释放后， M、 N 保持静止，不计重力，则 ( ) 图 6 A M 的带电量比 N 的大 B M 带负电荷， N 带正电荷 【 精品教育资源文库 】 C静止时 M 受到的合力比 N 的大 D移动过程中匀强电场对 M 做负功 解析 带电球 M、 N 在不计重

8、力条件下平衡，说明 M、 N 两球所受电场力的合力为零，即 M、 N 所在点合场强为零，所以 M 球在 N 球处所产生的场强方向 向左，大小为 E，故 M 球带负电；同理， N 球在 M 球处产生的场强方向向左，大小为 E，故 N 球带正电，且两球所带电荷量相等。匀强电场对 M 的电场力 方向与 M 移动方向成钝角，做负功。所以 B、 D 正确。 答案 BD 8如图 7 所示， M、 N 是在真空中竖直放置的两块平行金属板，板间有匀强电场，质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子 (不计重力 )，以初速度 v0由小孔进入电场，当 M、 N 间电压为 U 时，粒子刚好能到达 N 板，如果要使这个带电

9、粒子能到达 M、 N 两板间距的 12处返回，则下述措施能满足要求的 是 ( ) 图 7 A 使初速度为原来的 12 B使 M、 N 间电压提高到原来的 2 倍 C使 M、 N 间电压提高到原来的 4 倍 D使初速度和 M、 N 间电压都减为原来的 12 解析 在粒子刚好到达 N 板的过程中，由动能定理得 qEd 0 12mv20，所以 d mv202qE，令带电粒子离开 M 板的最远距离为 x，则使初速度减为原来的 12， x d4，故 A 错；使 M、 N 间电压提高 到原来的 2 倍，电场强度变为原来的 2 倍， x d2，故 B 对；使 M、 N 间电压提高到原来的 4 倍，电场强度变

10、为原来的 4 倍， x d4，故C 错；使初速度和 M、 N 间电压减为原来的 12，电场强度变为原来的一半， x d2，故 D 对。 答案 BD 9 (2017 衡水调研 )美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，准确地测定了电子的电荷量。如图 8 所示，平行板电容器两极板 M、 N 与电压为 U 的恒定电源两极相连，板的间距为 d。现有一质量为 m 的带电 油滴在极板间匀速下落，则 ( ) 【 精品教育资源文库 】 图 8 A此时极板间的电场强度 E Ud B油滴带电荷量为 mgUd C减小极板间电压，油滴将加速下落 D将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 解

11、析 极板间电压为 U，间距为 d，是匀强电场，故场强 E Ud，故 A 正确；油滴受重力和电场力，处于平衡状态，故 mg qUd，解得 q mgdU ，故 B 错误；减小极板间电压，场强减小，电场力小于重力，合力向下，故油滴将 加速下落，故 C 正确；将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，板间距增加，场强减小，电场力减小，电场力小于重力，合力向下，故油滴将加速下落，故 D 错误。答案 AC 10如图 9 所示，带正电的金属滑块质量为 m、电荷量为 q，与绝缘水平面间的动摩擦因数为 ( 1)。水平面上方有水平向右的匀强电场，电场强度为 E mgq 。如果在 A 点给滑块一个向左的大小为 v 的初速

12、度，运动到 B 点速度恰好为零，则下列说法正确的是 ( ) 图 9 A滑块运动到 B 点后将返回向 A 运动，来回所用时间相同 B 滑块运动到 B 点后将返 回向 A 运动，到 A 点时速度大小仍为 v C滑块回到 A 点时速度大小为 1 1 v D A、 B 两点间电势差为 mv22（ 1 ） q 解析 由 A 点到 B 点过程，滑块加速度为 aAB mg Eqm ( 1)g，由 B 点到 A 点过程，滑块加速度为aBA Eq mgm (1 )g，而位移大小相等，所以运动时间不可能相同， 选项 A 错误；滑块返回 A 点时的速度大小不可能等于滑块在 A 点的初速度，选项 B 错误；根据 v2

13、 2aABx， v2A 2aBAx，可得回到 A 点时滑块速度 vA 1 1 v， x v22（ 1 ） g， UAB Exmv22（ 1 ） q，选项 C、 D 正确。 答案 CD 【 精品教育资源文库 】 二、非选择题 11 (2018 北京市海淀区二模 )如图 10 所示，质量 m 2.010 4 kg、电荷量 q 1.010 6 C 的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为 E1的匀强电场中。取 g 10 m/s2。 图 10 (1)求匀强电场的电场强度 E1的大小和方 向； (2)在 t 0 时刻，匀强电场强度大小突然变为 E2 4.010 3 N/C，且方向不变。求在 t 0

14、.20 s 时间内电场力做的功； (3)在 t 0.20 s 时刻突然撤掉第 (2)问中的电场，求带电微粒回到出发点时的动能。 解析 (1)由题意知 E1q mg， E1 mgq 2.010 4101.010 6 N/C 2.0103 N/C， 方向向上。 (2)在 t 0 时刻，电场强度突然变化为 E2 4.010 3 N/C。 设微粒的加速度为 a1，在 t 0.20 s 时间内上升高度为 h，电场力做功为 W， 则 qE2 mg ma1，解得 a1 10 m/s2， h 12a1t2，解得 h 0.20 m， W qE2h，解得 W 8.010 4 J。 (3)设在 t 0.20 s 时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为 v，回到出发点时的动能为 Ek， 则 v a1t， Ek mgh 12mv2，解得 Ek 8.010 4 J。 答案 (1)2.010 3 N/C 方向向上 (2)8.010 4 J (3)8.010 4 J 12 (2017 太原考试 )如图 11，直角坐标系 xOy 位于同一竖直平面内，其中 x 轴水平、 y 轴竖直， xOy 平面内长方形区域 OABC 内有方向垂直 OA 的匀强电场， OA 长为 l，与 x 轴间的夹角 30 。一质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球 (可看作质点 )从 y 轴上的 P